高效 I/O 多路复用
Linux Kernel's High-Performance Event Notification
epoll 是 Linux 内核提供的高效 I/O 事件通知机制, 相比传统的 select 和 poll,具有更好的性能和可扩展性。
创建 epoll 实例
int epfd = epoll_create1(0);
控制 epoll 事件
epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD,
fd, &event);
等待事件发生
int nfds = epoll_wait(epfd,
events, MAX_EVENTS, -1);
Level Triggered
event.events = EPOLLIN;
Edge Triggered
event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
#include <sys/epoll.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define MAX_EVENTS 1024
#define BUFFER_SIZE 1024
// 设置非阻塞模式
int set_nonblocking(int fd) {
int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
if (flags == -1) {
perror("fcntl F_GETFL");
return -1;
}
flags |= O_NONBLOCK;
if (fcntl(fd, F_SETFL, flags) == -1) {
perror("fcntl F_SETFL");
return -1;
}
return 0;
}
int main() {
int listen_fd, epoll_fd;
struct sockaddr_in server_addr;
struct epoll_event event, events[MAX_EVENTS];
// 创建监听套接字
listen_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (listen_fd == -1) {
perror("socket");
return -1;
}
// 设置地址重用
int reuse = 1;
setsockopt(listen_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse));
// 绑定地址
memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
server_addr.sin_port = htons(8080);
if (bind(listen_fd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) {
perror("bind");
close(listen_fd);
return -1;
}
// 开始监听
if (listen(listen_fd, SOMAXCONN) == -1) {
perror("listen");
close(listen_fd);
return -1;
}
// 设置非阻塞模式
if (set_nonblocking(listen_fd) == -1) {
close(listen_fd);
return -1;
}
// 创建 epoll 实例
epoll_fd = epoll_create1(0);
if (epoll_fd == -1) {
perror("epoll_create1");
close(listen_fd);
return -1;
}
// 添加监听套接字到 epoll
event.events = EPOLLIN | EPOLLET; // 边缘触发模式
event.data.fd = listen_fd;
if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, listen_fd, &event) == -1) {
perror("epoll_ctl: listen_fd");
close(listen_fd);
close(epoll_fd);
return -1;
}
printf("服务器启动,监听端口 8080...\n");
// 主事件循环
while (1) {
int nfds = epoll_wait(epoll_fd, events, MAX_EVENTS, -1);
if (nfds == -1) {
perror("epoll_wait");
break;
}
for (int i = 0; i < nfds; i++) {
if (events[i].data.fd == listen_fd) {
// 处理新连接
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t client_len = sizeof(client_addr);
while (1) {
int client_fd = accept(listen_fd,
(struct sockaddr*)&client_addr,
&client_len);
if (client_fd == -1) {
if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) {
// 没有更多连接了
break;
} else {
perror("accept");
break;
}
}
printf("新连接: %s:%d\n",
inet_ntoa(client_addr.sin_addr),
ntohs(client_addr.sin_port));
// 设置客户端套接字为非阻塞
if (set_nonblocking(client_fd) == -1) {
close(client_fd);
continue;
}
// 添加到 epoll
event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
event.data.fd = client_fd;
if (epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD,
client_fd, &event) == -1) {
perror("epoll_ctl: client_fd");
close(client_fd);
}
}
} else {
// 处理客户端数据
int client_fd = events[i].data.fd;
char buffer[BUFFER_SIZE];
while (1) {
ssize_t bytes_read = read(client_fd, buffer, sizeof(buffer));
if (bytes_read == -1) {
if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) {
// 数据读完了
break;
} else {
perror("read");
epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL, client_fd, NULL);
close(client_fd);
break;
}
} else if (bytes_read == 0) {
// 客户端关闭连接
printf("客户端断开连接: fd=%d\n", client_fd);
epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL, client_fd, NULL);
close(client_fd);
break;
} else {
// 回显数据
write(client_fd, buffer, bytes_read);
}
}
}
}
}
close(listen_fd);
close(epoll_fd);
return 0;
}
一次性事件,触发后自动移除
避免惊群效应,只唤醒一个进程
使用 event.data.ptr 传递自定义结构
ET 模式必须使用非阻塞 I/O
ET 模式需要循环读取直到 EAGAIN
关闭文件描述符会自动从 epoll 中移除
epoll 实例本身也是文件描述符
epoll 是 Linux 下高性能网络编程的首选方案
O(1) 时间复杂度,支持百万级并发连接
支持 LT 和 ET 两种工作模式
简洁的 API 设计,功能强大